Name: isolation of stem-like cells from 3-dimensional spheroid cultures
Uploaded: 2019-12-13T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Isolation of Stem-like Cells from 3-Dimensional Spheroid Cultures at JoVE.com

Deze studie werd gesteund door subsidies van de National Cancer Institute R01-CA172220 (GSP, WYH), R01-ES02207 (GSP, WYH). We danken de flow Cytometry core aan de Universiteit van Illinois in Chicago voor hulp bij het sorteren van cellen.

Alle celhantering en media preparaten moeten worden uitgevoerd met een aseptische techniek in een klasse II biologisch veiligheidskabinet (BSC).
1. cultuur en onderhoud van HPrEC-cellen in 2D
<ol><li>Coat 100 mm cultuur gerechten met 2 mL 2,5 μg/cm2 fibronectin-oplossing 's nachts bij kamertemperatuur (RT). Aspireren de oplossing en laat de cultuur gerechten lucht drogen in de BSC voor 45 min. de cultuur gerechten met fibronectin-coating kunnen 2 – 4 weken bij 4 °C worden bewa...

<ol>
	<li>Leong, K. G., Wang, B. E., Johnson, L., Gao, W. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Generation+of+a+prostate+from+a+single+cell.">Generation of a prostate from a single cell.</a> Nature. 456, 804-808 (2008).</li><li>Xin, L., Lukacs, R. U., Lawson, D. A., Cheng, D., Witte, O. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Self-renewal+and+multilineage+differentiation+in+vitro+from+murine+prostate+stem+cells.">Self-renewal and multilineage differentiation in vitro from murine prostate stem cells.</a> Stem Cells. 25, 2760-2769 (2007).</li><li>Hu, W. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Estrogen-initiated+transformation+of+prostate+epithelium+derived+from+normal+human+prostate+stem-progenitor+cells.">Estrogen-initiated transformation of prostate epithelium derived from normal human prostate stem-progenitor cells.</a> Endocrinology. 152, 2150-2163 (2011).</li><li>Hu, W. Y., Shi, G. B., Hu, D. P., Nelles, J. L., Prins, G. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Actions+of+endocrine+disrupting+chemicals+on+human+prostate+stem/progenitor+cells+and+prostate+cancer+risk.">Actions of endocrine disrupting chemicals on human prostate stem/progenitor cells and prostate cancer risk.</a> Molecular and Cellular Endocrinology. 354, 63-73 (2012).</li><li>Collins, A. T., Berry, P. A., Hyde, C., Stower, M. J., Maitland, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prospective+identification+of+tumorigenic+prostate+cancer+stem+cells.">Prospective identification of tumorigenic prostate cancer stem cells.</a> Cancer Research. 65, 10946-10951 (2005).</li><li>Vander Griend, D. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+role+of+CD133+in+normal+human+prostate+stem+cells+and+malignant+cancer-initiating+cells.">The role of CD133 in normal human prostate stem cells and malignant cancer-initiating cells.</a> Cancer Research. 68, 9703-9711 (2008).</li><li>Wang, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Symmetrical+and+asymmetrical+division+analysis+provides+evidence+for+a+hierarchy+of+prostate+epithelial+cell+lineages.">Symmetrical and asymmetrical division analysis provides evidence for a hierarchy of prostate epithelial cell lineages.</a> Nature Communications. 5, 4758 (2014).</li><li>Neumuller, R. A., Knoblich, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dividing+cellular+asymmetry:+asymmetric+cell+division+and+its+implications+for+stem+cells+and+cancer.">Dividing cellular asymmetry: asymmetric cell division and its implications for stem cells and cancer.</a> Genes and Development. 23, 2675-2699 (2009).</li><li>Cicalese, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+tumor+suppressor+p53+regulates+polarity+of+self-renewing+divisions+in+mammary+stem+cells.">The tumor suppressor p53 regulates polarity of self-renewing divisions in mammary stem cells.</a> Cell. 138, 1083-1095 (2009).</li><li>Klein, A. M., Simons, B. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Universal+patterns+of+stem+cell+fate+in+cycling+adult+tissues.">Universal patterns of stem cell fate in cycling adult tissues.</a> Development. 138, 3103-3111 (2011).</li><li>Cairns, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mutation+selection+and+the+natural+history+of+cancer.">Mutation selection and the natural history of cancer.</a> Nature. 255, 197-200 (1975).</li><li>Karthaus, W. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Identification+of+multipotent+luminal+progenitor+cells+in+human+prostate+organoid+cultures.">Identification of multipotent luminal progenitor cells in human prostate organoid cultures.</a> Cell. 159, 163-175 (2014).</li><li>Hu, W. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Isolation+and+functional+interrogation+of+adult+human+prostate+epithelial+cells+at+single+cell+resolution.">Isolation and functional interrogation of adult human prostate epithelial cells at single cell resolution.</a> Stem Cell Research. 23, 1-12 (2017).</li><li>Bryant, D. M., Stow, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+ins+and+outs+of+E-cadherin+trafficking.">The ins and outs of E-cadherin trafficking.</a> Trends in Cell Biology. 14, 427-434 (2004).</li><li>Clevers, H., Loh, K. M., Nusse, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stem+cell+signaling.+An+integral+program+for+tissue+renewal+and+regeneration:+Wnt+signaling+and+stem+cell+control.">Stem cell signaling. An integral program for tissue renewal and regeneration: Wnt signaling and stem cell control.</a> Science. 346, 1248012 (2014).</li><li>Madueke, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+role+of+WNT10B+in+normal+prostate+gland+development+and+prostate+cancer.">The role of WNT10B in normal prostate gland development and prostate cancer.</a> The Prostate. 79 (14), 1692-1704 (2019).</li><li>Guan, J. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Autophagy+in+stem+cells.">Autophagy in stem cells.</a> Autophagy. 9, 830-849 (2013).</li></ol>

Flow flowcytometrieonderzoeken met behulp van meerdere stamcel oppervlak markers is een veelgebruikte benadering voor stamcelonderzoek ondanks het ontbreken van zowel specificiteit en selectiviteit1,5,6. Terwijl spheroid-vorming in een 3D-cultuur systeem een andere nuttige methode is om de zeldzame stamcel populatie te verrijken van primaire Epitheelcellen, waaronder hprec, zijn de resulterende spheroïden nog steeds een heterog...

De menselijke prostaat klier bevat luminaal epitheel met secretoire functie en basale cellen onderliggende het samen met een ongewone neuro-endocriene cel component. De epitheelcellen, in dit geval, worden gegenereerd uit een zeldzame populatie van prostaat stamcellen die relatief stilzitten in vivo en fungeren als een reparatie systeem om klierweefsel homeostase gedurende het hele leven1. Ondanks veel vooruitgang blijft de identificatie en functionele isolatie van prostaat stamcellen een grote uitdaging in het veld. Stamcel biomarkers, met inbegrip van celoppervlak marker-gebaseerde methodologieën gecombineerd met Flow cytometrie worden vaak gebruikt voor stamcelonderzoek2,3,4. De resultaten voor verrijking en isolatie lopen echter sterk uiteen als functie van markerings combinaties en antilichaam specificiteit5,6, waarbij vragen worden gesteld over de identiteit van de geïsoleerde cellen. Een andere veelgebruikte aanpak voor stem-achtige celverrijking is driedimensionale (3D) spheroid-cultuur2,3,4. Terwijl ingezeten stamcellen relatief stilzitten in vivo met niche-beperkingen, ondergaan ze celdeling in 3D-matrix cultuur (zowel symmetrisch als asymmetrisch), waardoor zowel stam-als voorlopercellen worden gegenereerd die zich snel voortplanten in de richting van de Lineage-verbintenis7,8. De gevormde sferoïden zijn een heterogene mengeling die zowel stamcellen als voorlopercellen bevat in verschillende stadia van de afstamming, waaronder vroege en late stadia van voorlopercellen. Dus, assays met behulp van de hele sferoïden zijn niet stamcel exclusief, waardoor de identificatie van unieke stamcel eigenschappen onduidelijk. Daarom is het van cruciaal belang om assays te maken om prostaat stamcellen van hun dochter voor ouders te identificeren en te scheiden. In dit voordeel is het doel van het huidige protocol het vaststellen van een assay-systeem dat de efficiënte identificatie en isolatie van stamcellen van menselijke prostaat weefsels mogelijk maakt, gevolgd door een robuuste downstream-analyse van hun biologische functies.
Lange termijn 5-broom-2'-deoxyuridine (Brdu) label-retentie wordt veel gebruikt voor in vivo en in vitro tracering van stamcellen op basis van hun verlengde verdubbelingstijd9,10. De huidige aanpak voor de identificatie en isolatie van prostaat stamcellen die hierin wordt beschreven, is gebaseerd op hun relatieve trillende karakteristiek en label retentie eigenschappen binnen een gemengde epitheel populatie. Bovendien kunnen alleen stamcellen, op basis van de onsterfelijke streng DNA-hypothese, Asymmetrische celdeling ondergaan. De stamcel vertegenwoordigt de dochtercel die het oudere DNA van ouders bevat terwijl de voorlopercellen, die een toegewijde dochtercel is, het nieuw gesynthetiseerde DNA ontvangt. De unieke eigenschap van de stamcel die hierboven wordt beschreven, wordt gebruikt om BrdU-labeling uit te voeren in ouderlijke stamcellen in primaire culturen en vervolgens hun label na BrdU-washout bij te houden na overdracht naar 3D-anker vrije spheroid-cultuur. Hoewel het merendeel van de primaire prostaat epitheelcellen een basale en doorvoer versterkend fenotype in 2D-cultuur behouden, is er ook een zeldzame populatie van multipotente stamcellen die de epitheliale homeostase aanvullen en onderhouden, zoals blijkt uit de vorming van sferoïden of volledig gedifferentieerde organogeniden met overeenkomstige kweekmedia bij overdracht naar 3D-systemen3,12. In ons huidige protocol, met behulp van hprec prostaat sferoïden of prostasphere gebaseerde Brdu, CFSE, of far Red retentie testen gevolgd door fluorescentie geactiveerde celsortering (FACS), identificeren we label-behoud stamcellen in sferoïden op één cel niveau13.
Belangrijk is dat we de kenmerken van de stamcel van de cellen voor het behoud van etiketten in vroege stadia van sferoïden verder hebben bevestigd in vergelijking met de voorlopercellen met Lineage engagement. Dit zijn onder andere stamcel asymmetrische divisie, in vitro spheroid vorming vermogen en in vivo weefselregeneratie capaciteit, verhoogde autophagy activiteit, verhoogd ribosoom biogenese en verminderde metabole activiteit. Vervolgens werd RNAseq-analyse uitgevoerd. Differentiaal uitgedrukte genen in labelhoudende spheroid-cellen werden waargenomen die kunnen dienen als nieuwe biomarkers voor menselijke prostaat stamcellen. Deze op spheroid gebaseerde benadering van etikettering kan worden toegepast op kanker specimens om een klein aantal kanker stamachtige cellen te identificeren, waardoor translationele mogelijkheden worden geboden om de therapeutische resistente populaties13te beheren. Hieronder vindt u de prostasphere-based label-retentie assay met menselijke primaire prostaat epitheelcellen (HPrEC) als voorbeeld.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>0.05% Trypsin-EDTA</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>25300-054</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1 mL tuberculin syringes</td>
			<td>Bectin Dickinson</td>
			<td>BD 309625</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1.5 mL microcentrifuge tubes, sterile</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>100 mm culture dishes</td>
			<td>Corning/Falcon</td>
			<td>353003</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>12-well culture plate</td>
			<td>Corning/Falcon</td>
			<td>353043</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>15 mL centrifuge tubes</td>
			<td>Corning/Falcon</td>
			<td>352097</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>22 x 22 mm coverslips, sq</td>
			<td>Corning</td>
			<td>284522</td>
			<td>For MatTek 35 mm culture dish</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>24 x 50 mm coverslips</td>
			<td>Corning</td>
			<td>2975245</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>26G x 1.5 inch hypodermic needle</td>
			<td>Monoject</td>
			<td>1188826112</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2N HCl</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>35 mm culture dish with cover glass bottom</td>
			<td>MatTek Corp</td>
			<td>P35G-0-10-C</td>
			<td>Glass bottom No. 0, uncoated, <img src="files/ftp_upload/60357/60357img1.jpg"/> irradiated</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>40 &#181;m pore nylon cell strainer</td>
			<td>Corning</td>
			<td>352340</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>5% CO2 culture incubator, 37 &#176;C</td>
			<td>Forma</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>50 mL centrifuge tubes</td>
			<td>Corning/Falcon</td>
			<td>352098</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>5mL Polystyrene Round-Bottom Tube with strainer snap cap</td>
			<td>Corning</td>
			<td>352235</td>
			<td>35 &#181;m nylon mesh</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>6-well culture plates</td>
			<td>Corning</td>
			<td>353046</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>8-well chamber slides</td>
			<td>Millipore Sigma</td>
			<td>PEZGS0816</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Aqueous mounting medium containing DAPI</td>
			<td>Vector Laboratories</td>
			<td>H-1200</td>
			<td>A nuclear fluorescent dye</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Biological safety cabinet, Level 2 certified</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BrdU (5-bromo-2'-deoxyuridine)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>B5002</td>
			<td>1 mM stock solution in DMSO</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Centrifuge for 1.5 mL microcentrifuge tubes</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Centrifuge for 15 mL tubes</td>
			<td>Beckman Coulter</td>
			<td></td>
			<td>Allegra 6</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CFSE (carboxyfluorescein succinimidyl ester)</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>C34554</td>
			<td>5 mM stock solution in DMSO</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>cytochalasin D</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>PHZ1063</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dispase 1U/mL</td>
			<td>StemCell Technologies</td>
			<td>07923</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FACS CellSorter MoFlo XDP</td>
			<td>Beckman Coulter</td>
			<td>s</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Far-Red pro-dye</td>
			<td>Thermo Fisher</td>
			<td>C34564</td>
			<td>5 mM stock solution in DMSO</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fetal Bovine Serum (FBS)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fibronectin</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>F0895</td>
			<td>For coating 100 mm culture dishes</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fluorescent microscope with color digital camera</td>
			<td>Carl Zeiss</td>
			<td></td>
			<td>Axioskop 20 fluorescent microscope; color digital Axiocamera</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Goat anti-Mouse IgG (H+L) Highly Cross-Adsorbed Secondary Antibody, Alexa Fluor 488</td>
			<td>Thermo Fisher</td>
			<td>A-11029</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HPrEC (Primary normal human prostate epithelial cells)</td>
			<td>Lifeline Cell Technology</td>
			<td>FC-0038</td>
			<td>Pooled from 3 young (19-21yr od) disease-free organ donors; 1 x 105 cells/mL; stored in liquid nitrogen</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ice bucket and ice</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Inverted microsope with digital camera</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Matrigel, low growth factor, phenol-red free</td>
			<td>Corning</td>
			<td>356239</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methanol</td>
			<td>Corning</td>
			<td>A452-4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mouse anti-BrdU antibody</td>
			<td>Cell Signaling</td>
			<td>5292S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mouse IgG antibody (negative control)</td>
			<td>Santa Cruz Biotechnology</td>
			<td>sc-2025</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Normal goat serum</td>
			<td>Vector Laboratories</td>
			<td>S-1000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phosphate Buffered Saline (PBS), pH 7.4</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>P5368-10PAK</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pipettors and tips, various sizes</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PrEGM (ProstaLife Epithelial Cell Growth Medium)</td>
			<td>Lifeline Cell Technology</td>
			<td>LL-0041</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Propidium Iodide (PI)</td>
			<td>R &#38; D Systems</td>
			<td>5135/10</td>
			<td>10 &#956;g/mL PI in PBS stored at 4 &#176;C in the dark</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Serological pipets, various sizes</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Software for sphere counting and size measurements</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Software: 3D images using Imaris an imageing software with freeform drawing capabilities</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Triton X-100</td>
			<td>Millipore Sigma</td>
			<td>T8787</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Water bath, 37 &#176;C</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>z-stack images using a transmitted light inverted fluorescent confocal microscope</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

isolation of stem-like cells from 3-dimensional spheroid cultures

Ondanks vooruitgang bij adulte stamcelonderzoek blijft het identificeren en isoleren van stamcellen uit weefsel specimens een grote uitdaging. Hoewel ingezeten stamcellen relatief met niche-beperkingen in volwassen weefsels zijn, komen ze in de celcyclus in een anker vrije driedimensionale (3D) cultuur en ondergaan zowel symmetrische als Asymmetrische celdeling, wat leidt tot zowel stam als voorlopercellen Cellen. De laatste vermenigvuldigen zich snel en zijn de belangrijkste celpopulatie in verschillende stadia van de afstamming verbintenis, vormen heterogene spheroids. Met behulp van primaire normale humane prostaat epitheelcellen (HPrEC) werd een op spheroid gebaseerde, label-retentie test ontwikkeld die de identificatie en functionele isolatie van de spheroid-initiërende stamcellen in één celresolutie mogelijk maakt.
HPrEC-of cellijnen zijn twee-dimensioneel (2D) gecultiveerde met BrdU gedurende 10 dagen om de opname ervan in het DNA van alle scheidings cellen mogelijk te maken, inclusief zelf-vernieuwende stamcellen. Wassen begint bij overdracht naar de 3D-cultuur gedurende 5 dagen, waarbij stamcellen zichzelf verlengen via asymmetrische verdeling en de vorming van spheroid initiëren. Terwijl de relatief trillerende dochter stamcellen BrdU-gelabeld ouder-DNA behouden, vermenigvuldigen de dochter voor ouders zich snel en verliezen ze het BrdU-label. BrdU kan worden vervangen door CFSE of far Red Pro-kleurstoffen, die live stamcel isolatie door FACS mogelijk maken. Stamcel karakteristieken worden bevestigd door in-vitro-spheroid-vorming, in vivo weefselregeneratie testen, en door het documenteren van hun Symmetrische/asymmetrische celsplitsingen. De geïsoleerde stamcel cellen kunnen grondig worden ondervraagd door stroomafwaarts moleculaire en biologische studies, waaronder RNA-seq, chip-seq, single cell Capture, metabole activiteit, Proteoom profilering, immunocytochemie, organoïd vorming en in vivo weefselregeneratie. Belangrijk is dat deze marker-vrije functionele stamcel isolatie benadering stam-achtige cellen van verse kanker specimens en kankercellijnen uit meerdere organen identificeert, wat een brede toepasbaarheid suggereert. Het kan worden gebruikt om kanker stam-achtige cel biomarkers identificeren, scherm farmaceutische producten gericht op kanker stam-achtige cellen, en ontdek nieuwe therapeutische doelen in kankers.

Primaire normale menselijke prostaat epitheelcellen worden geplaatst in fibronectin-gecoate cultuur gerechten en celgroei wordt gehandhaafd in de 2D-cultuur (Figuur 1a). Bij overdracht in 3D-cultuur met een kelder membraan matrix, de gedifferentieerde epitheliale cellen langzaam sterven. Alleen prostaat stamcellen kunnen overleven in een anker vrije cultuur en vormen sferoïden in 5 dagen (Figuur 1b).
<p class="jove_content"...

Watch this Scientific Journal Video about Isolation of Stem-like Cells from 3-Dimensional Spheroid Cultures at JoVE.com

Isolation of Stem-like Cells from 3-Dimensional Spheroid Cultures

Met behulp van humane primaire prostaat Epitheelcellen, rapporteren we een nieuwe biomarker-vrije methode van functionele karakterisering van stam-achtige cellen door een spheroid-gebaseerde label-retentie test. Een stap-voor-stap protocol wordt beschreven voor BrdU, CFSE of far Red 2D Cell labeling; driedimensionale spheroid-formatie; Label-behoud stam-achtige celidentificatie door immunocytochemie; en isolatie door FACS.

Isolatie van stam-achtige cellen uit 3-dimensionale Spheroid-culturen

Despite advances in adult stem cell research, identification and isolation of stem cells from tissue specimens remains a major challenge. While resident ...

Stamcelisolatie blijft een grote uitdaging als gevolg van co-isolatie van voorlopercellen met behulp van de huidige methoden. We ontwikkelden een nieuwe biomarkervrije test om rustige stamcellen te isoleren van gemengde voorouders. Het belangrijkste voordeel van deze sferoïde-gebaseerde, label-retentie test, het kan uitbreiden en isoleren van levende stamcellen van hun dochter voorouders door FACS met behulp van CFSE of Far Red etikettering.Terwijl conventionele therapieën de meeste prostaatkankercellen uitroeien, blijven kankerstamcellen te wijten aan therapeutische resistentie, waardoor de progressie van de ziekte wordt veroorzaakt. Stamachtige celisolatie zal het mogelijk maken nieuwe genen te identificeren die therapeutisch co-gericht kunnen zijn op effectieve ziekteremissie. Onze label-retentie test is van toepassing op normale stamcelisolatie van verschillende weefsels en cellen, en voor kanker stamcelonderzoek.Belangrijk is dat deze test van toepassing is op andere epitheliale celkankers, zoals borst- en colorectale kankers. Begin met het coaten van 100-millimeter kweekschotels met twee milliliter van 2,5 microgram fibronectine-oplossing en broed ze 's nachts uit bij kamertemperatuur. Dan aspirate de oplossing en laat de cultuur gerechten lucht drogen in de biosafety kabinet voor 45 minuten.Voeg negen milliliter van de prostaat epitheelcel groeimedium aan een fibronectine-gecoate schotel en houd het warm in kooldioxide incubator op 37 graden Celsius. Ontdooi een flesje bevroren menselijke prostaat epitheelcellen in een 37 graden Celsius waterbad, en resuspend de cellen in 10 milliliter warm medium. Centrifuge de celsuspensie op 500 keer g gedurende vijf minuten.Dan aanzuigen en gooi de supernatant. Resuspend de cellen in één milliliter van warm cultuurmiddel en breng één milliliter van de opschorting direct aan de fibronectin-gecoate schotel met het voorverwarmde middel over. Vervolgens incubeer de schotel in de koolstofdioxide incubator op 37 graden Celsius.Als u de cellen co-labelt, bereid dan de cellen met het brdu-label in de 2D-cultuur van 10 dagen, zoals beschreven in het tekstmanuscript. Voeg vervolgens vijf micromolar CFSE of Far Red toe en broed de cellen gedurende 30 minuten uit. Na de incubatie, zorgvuldig aspirate het medium met de kleurstof en was de cellen tweemaal met vijf milliliter warme PBS.Voer vervolgens enzymatische spijsvertering uit met 05% trypsin EDTA volgens de handschriftrichtingen. Centrifugeren de cellen op 500 keer g gedurende vijf minuten en gooi de supernatant. Cellen werden opnieuw opsuspended in ijskoude, een-op-een kelder membraan matrix en cultuur medium mix voor 3D prostasfeer vorming.Om prostasfeercultuur in een 3D keldermatrixsysteem voor te bereiden, ontdooit u 's nachts de keldermembraanmatrix bij vier graden Celsius en houdt u deze voor gebruik op ijs. Voeg vervolgens voorzichtig een milliliter ijskoude keldermembraanmatrix toe in een gelijk volume van ijskoud cultuurmedium. Pipet op en neer om te mengen, zorg ervoor dat geen luchtbellen te introduceren.Resuspend vijf keer 10 tot 1/4 menselijke prostaat epitheelcellen in ijskoude een-op-een kelder membraan matrix en cultuur media mix voor het totale volume van 500 microliter. Pipette de oplossing aan de bodemrand van elke put en wervel de plaat om het mengsel gelijkmatig te verdelen. Plaats de plaat in een 37 graden Celsius koolstofdioxide incubator gedurende 30 minuten om de matrix te stollen.Bedek het vervolgens met een milliliter warm kweekmedium per put, zodat u de ring niet verstoort. Voor het oogsten van de CFSE-gelabelde prostasies vervang het medium met twee milliliter dispase en pipet op en neer om meerdere malen te mengen. Incubeer de plaat op 37 graden Celsius gedurende 30 minuten om de matrix te verteren, dan verzamelen van de bol mengsel in een 15-milliliter centrifuge buis.Centrifugeren de bollen op 500 keer g gedurende vijf minuten en gooi de supernatant. Resuspend de pellet in 500 microliters van warme 05% trypsin EDTA, en breng ze in een 1,5-milliliter centrifuge buis. Incubeer de bollen op 37 graden Celsius gedurende vijf minuten, voeg dan 500 microliters van warme PBS met 10%FBS.Geef ze door een spuit van één milliliter met een naald van 26 meter om de bollen volledig te scheiden. Centrifugeren de cellen op 500 keer g gedurende vijf minuten. Dan aanzuigen en gooi de supernatant.Resuspend de cellen in een milliliter van warme cultuur medium met een microgram per milliliter propidium jodide om de dode cellen vlekken en incubate ze voor een minuut bij kamertemperatuur. Herhaal de centrifugatie en gooi de supernatant weg. Was vervolgens de cellen met een milliliter warm medium.Herhaal de centrifugatie en gooi de supernatant weg. Resuspend de cellen in een milliliter van warme cultuur medium en het verzamelen van de cellen in vijf milliliter polystyreen ronde bodembuizen door ze te filteren door middel van 35-micron porie grootte cel zeef snap caps. Voer FACS-analyse uit van door trypsine verspreide CFSE-gelabelde prostasfeercellen.Met behulp van niet-gelabelde cellen als een negatieve controle en CFSE-gelabelde cellen als een positieve controle om de poorten in te stellen, voer het monster uit om de subpopulaties van gefractioneerde CFSE-hoge en CFSE-lage cellen te sorteren en te verzamelen. Primaire normale menselijke prostaat epitheelcellen werden geplaatst in fibronectine-gecoate cultuur gerechten en celgroei werd gehandhaafd in 2D-cultuur. Bij overdracht in een 3D-cultuur met een keldermembraanmatrix stierven gedifferentieerde epitheliale cellen langzaam uit en bleven alleen prostaatstamcellen over.Dual-labeling van prostaat epitheelcellen in 2D-cultuur gevolgd door sferoïde vorming in 3D-cultuur toonde colocalisatie van BrdU, CFSE, en Far Red in dezelfde label-behoudende cellen. Dubbele immunostaining toonde aan dat label-behoudende cellen vertonen lagere niveaus van cytokeratine eiwit keratine 14, verminderde cel knooppunt eiwit E-cadherine, verhoogde stamcel vroege marker eiwitten Wnt10b en ALDH1A1, verhoogde autofagie eiwit LC3, en verhoogde myosine IIB. Bovendien detecteert de op sferoïde gebaseerde, labelretentietest met succes kankerstamachtige cellen in prostaatkankerexemplaren.CFSE-gelabelde behoud van stamachtige kankercellen en sferoïden afkomstig van menselijke prostaatkanker monsters tentoongesteld verminderde E-cadherine eiwit ten opzichte van de niet-gelabelde voorloper cellen. Bij het proberen van dit protocol, is het belangrijk om matrix te handhaven in vloeibare vorm voor cultuur medium voorbereiding. Bewaar het 's nachts op vier graden, en chill pipet tips in ijskoude PBS voorafgaand aan het verstrekken van matrix.Na isolatie van stamcellen met behulp van de op sferoïde gebaseerde labelretentietest, kunnen eencellige RNA-sequencing en proteomische analyse worden uitgevoerd om specifieke genen en nieuwe biomarkers in stamcellen te identificeren. Isolatie van levende kankercellen door de sferoïde-gebaseerde label-retentie test maakt het mogelijk voor onderzoekers om kanker stamcel-afgeleide tumoroïden groeien in vitro en het screenen van nieuwe anti-kanker medicijnen.

Research

JoVE Journal

Cancer Research

Establishment of Cancer Stem Cell Cultures from Human Conventional Osteosarcoma

Oprichting van Cancer Stem Cell Cultures van Human Conventionele Osteosarcoom

The current improvements in therapy against osteosarcoma (OS) have prolonged the lives of cancer patients, but the survival rate of five years remains ...

Utilizing Functional Genomics Screening to Identify Potentially Novel Drug Targets in Cancer Cell Spheroid Cultures

Gebruik makend van Functional Genomics Screening om potentieel nieuwe drug targets in Cancer Cell Sferoïde Cultures Identificeer

The identification of functional driver events in cancer is central to furthering our understanding of cancer biology and indispensable for the discovery ...

Preparation and Metabolic Assay of 3-dimensional Spheroid Co-cultures of Pancreatic Cancer Cells and Fibroblasts

Voorbereiding en metabole kwantitatieve analyse van 3-dimensionale sferoïde co culturen van Pancreatic kankercellen en fibroblasten

Many cancer types, including pancreatic cancer, have a dense fibrotic stroma that plays an important role in tumor progression and invasion. Activated ...

Isolation and Characterization of Tumor-initiating Cells from Sarcoma Patient-derived Xenografts

Isolatie en karakterisering van tumor initiërende cellen uit Sarcoom patiënt-afgeleide xenografts

The existence and importance of tumor-initiating cells (TICs) have been supported by increasing evidence during the past decade. These TICs have been ...

Isolation of Human Endothelial Cells from Normal Colon and Colorectal Carcinoma - An Improved Protocol

Isolatie van menselijke endotheliale cellen van normale Colon en colorectaal carcinoom - een verbeterde Protocol

Primary cells isolated from human carcinomas are valuable tools to identify pathogenic mechanisms contributing to disease development and progression. In ...

A Spheroid Killing Assay by CAR T Cells

Een sferoïde doden Assay door auto T cellen

Immunotherapy has become a field of growing interest in the fight against cancer otherwise untreatable. Among all immunotherapeutic methods, chimeric ...

Mimicking and Manipulating Pancreatic Acinar-to-Ductal Metaplasia in 3-dimensional Cell Culture

Nabootsen en manipuleren van de alvleesklier acinaire-naar-ductaal metaplasie in 3-dimensionale celcultuur

The differentiation of acinar cells to ductal cells during pancreatitis and in the early development of pancreatic cancer is a key process that requires ...

Assessing Cell Viability and Death in 3D Spheroid Cultures of Cancer Cells

Beoordeling van de levensvatbaarheid van cellen en de dood in 3D sferoïde culturen van kankercellen

Three-dimensional spheroids of cancer cells are important tools for both cancer drug screens and for gaining mechanistic insight into cancer cell biology. ...

Discovery of Driver Genes in Colorectal HT29-derived Cancer Stem-Like Tumorspheres

Ontdekking van drivergenen in colorectale HT29-afgeleide kankerstam-achtige tumorsferen

Cancer stem cells play a vital role against clinical therapies, contributing to tumor relapse. There are many oncogenes involved in tumorigenesis and the ...

Evaluating Cell Death Using Cell-Free Supernatant of Probiotics in Three-Dimensional Spheroid Cultures of Colorectal Cancer Cells

Celdood evalueren met celvrije supernatant van probiotica in driedimensionale sferoïde culturen van colorectale kankercellen

This manuscript describes a protocol to evaluate cancer cell deaths in three dimensional (3D) spheroids of multicellular types of cancer cells using ...